Ανάκτηση αντιοξειδωτικών φαινολικών συστατικών από υποπροϊόν τυποποίησης Κορινθιακής σταφίδας και από στερεό υπόλειμμα εκχύλισής του για παραλαβή των σακχάρων

• Κύριος συγγραφέας: Παναγόπουλος, Βασίλειος
• Άλλοι συγγραφείς: Panagopoulos, Vasileios
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Κορινθιακή σταφίδα; Υποπροϊόν τυποποίησης; Φαινολικά συστατικά; Χημική ανάλυση; Αντιοξειδωτική ικανότητα; Corinthian currants; Finishing side stream by-products; Phenolic content; Chemical analysis; Antioxidant capacity

Η Κορινθιακή σταφίδα (ποικιλία Vitis vinifera L., var. apyrena) παράγεται κατά κύριο λόγο στην Ελλάδα (περίπου το 80% της παγκόσμιας παραγωγής) και έχει μεγάλη διατροφική αξία διότι είναι πλούσια σε φυτικές ίνες, αντιοξειδωτικές πολυφαινόλες, βιταμίνες, σάκχαρα, πρωτεΐνες, και διάφορα μακρο/ιχνοστοιχεία. Μεγάλο πλεονέκτημα της σταφίδας είναι η κατανάλωση μαζί με τον φλοιό (μεγάλη επιφάνεια λόγω του μικρού μεγέθους της ράγας), ο οποίος είναι πλούσιος σε ανθοκυανίνες και άλλα αντιοξειδωτικά συστατικά και φυτικές ίνες. Στην παρούσα εργασία στόχος ήταν η χημική ανάλυση και η ανάπτυξη μεθόδων ανάκτησης οργανικών εκχυλισμάτων πλούσιων σε αντιοξειδωτικά φαινολικά συστατικά από το υποπροϊόν τυποποίησης της Κορινθιακής σταφίδας (ποικιλία Βοστίτσα) (ΥΤΚΣ), καθώς και από το στερεό υπόλειμμα (ΣΥΕ) που παραμένει μετά την υδατική εκχύλιση του ΥΤΚΣ για παραλαβή των σακχάρων για άλλες εφαρμογές (π.χ. για παρασκευή σιροπιών, οίνων, κ.α. προϊόντων). Το ΥΤΚΣ παράγεται σε μεγάλες ποσότητες ημερησίως στα εργοστάσια τυποποίησης σταφίδας και έχει περίπου την ίδια σύσταση και διατροφική αξία με το τελικό προϊόν (διαφέρει κυρίως σε μορφολογικά χαρακτηριστικά). Η απομόνωση των φαινολικών συστατικών από σταφύλια ή άλλα φυτικά προϊόντα γίνεται συνήθως με εκχύλιση με οργανικούς διαλύτες. Σύγχρονες μέθοδοι απομόνωσης περιλαμβάνουν εκχύλιση υποβοηθούμενη από μικροκύματα ή υπερήχους, ανάκτηση με ηλεκτρική εκκένωση υψηλής τάσης, εκχύλιση υπεκρίσιμου ή υποκρίσιμου ρευστού, κ.α. Η ανάλυση των φαινολικών συστατικών γίνεται με μεθόδους που στηρίζονται στην ισχυρή απορρόφηση που παρουσιάζουν οι βενζολικοί δακτύλιοι των φαινολικών ενώσεων στο υπεριώδες, ή φωτομετρικά με τη αναγωγή διάφορων αντιδραστηρίων προς έγχρωμα προϊόντα. Η πιο διαδεδομένη μέθοδος ανάλυσης είναι η μέθοδος Folin-Ciocalteau (οξείδωση με ταυτόχρονη αναγωγή σύνθετων φωσφο-μολυβδαινικών και φωσφο-βολφραμιών πολυμερών ιόντων). Η αντιοξειδωτική ικανότητα προσδιορίζεται με μεθόδους που βασίζονται στην εξουδετέρωση ελεύθερων ριζών, τρισθενή σιδήρου, υπεροξειδικών ανιόντων, κ.α.). Στη παρούσα διπλωματική εργασία προσδιορίστηκαν ποσοτικά σε ΥΤΚΣ η υγρασία (16,14±1,62%), η τέφρα (1,8±0,38%), το λίπος (0,6±0,27%), η ολική πρωτεΐνη (2,59±0,33%, κατά Kjeldahl), το pH (3,53±0,23), το ΟΦΠ (0,964±0,267 mg GAΕ/g δείγματος), και η αντιοξειδωτική ικανότητα IC50, εκφρασμένη ως 0,98 mg ασκορβικού οξέος/g δείγματος). Τα συστατικά αυτά έχουν θετική επίδραση στη διατροφική αξία και την ζυμωτική ικανότητα της σταφίδας. Τα φαινολικά συστατικά του ΥΤΚΣ αναλύθηκαν με HPLC (RP-HPLC/UV) και ανιχνευθήκαν οι παρακάτω οι ενώσεις: κατεχίνη, χλωρογενικό οξύ, βανιλλικό οξύ, καφεϊκό οξύ και π-κουμαρικό οξύ. Για την ανάλυση τα δείγματα εκχυλίστηκαν με οργανικό διαλύτη (μίγμα διαιθυλαιθέρα/οξικού αιθυλεστέρα) κατά την οποία όλα τα φαινολικά συστατικά μεταφέρθηκαν στην οργανική φάση, ενώ στην υδατική φάση δεν ανιχνευθήκαν φαινολικές ενώσεις. Για την ανάκτηση οργανικών εκχυλισμάτων πλούσιων σε αντιοξειδωτικά φαινολικά συστατικά από το ΣΥΕ, εξετάστηκαν οι οργανικοί διαλύτες αιθανόλη, μεθανόλη, βουτανόλη, διαιθυλαιθέρας, οξικός αιθυλεστέρας, πολυαιθυλενογλυκόλη (PEG) και νερό. Προς τούτο χρησιμοποιήθηκαν μίγματα με νερό. Ο καλύτερος διαλύτης για την εκχύλιση των αντιοξειδωτικών συστατικών βρέθηκε πως είναι η αιθανόλη σε μίγμα 50% με νερό. Από τους υπόλοιπου διαλύτες, μόνον η βουτανόλη (20%) πλησίασε την ανάκτηση αυτή, όσον αφορά στην αντιοξειδωτική ικανότητα του εκχυλίσματος. Για τη βελτιστοποίηση των συνθηκών της ανάκτησης με βάση τον διαλύτη που έδωσε τα καλύτερα αποτελέσματα (αιθανόλη 50%), έγινε προσπάθεια ανάπτυξης ενός πολυπαραγοντικού μοντέλου με Μεθοδολογία Επιφανειακής Απόκρισης (Response Surface Methodology, RSM) με βάση τον Σύνθετο Κεντρικό Σχεδιασμό (Central Composite Design, CCD). Ο στόχος της βελτιστοποίησης ήταν να συσχετιστεί η απόδοση της ανάκτησης (ολικά φαινολικά και αντιοξειδωτική ικανότητα – εξαρτημένες μεταβλητές) με τα επίπεδα ενός αριθμού ανεξάρτητων μεταβλητών, δηλ., θερμοκρασία εκχύλισης (20, 30, 40 oC), ο χρόνος διάρκειας της εκχύλισης κατά την παραμονή σε υπέρηχο (20, 30, 40 min) και η συγκέντρωση της αιθανόλης (40, 50, 60%). Δυστυχώς, οι στατιστικές παράμετροι που προσδιορίστηκαν μέσω του στατιστικού πακέτου ANOVA, δεν ήταν οι ιδανικές ώστε να συσχετιστούν οι εξαρτημένες μεταβλητές με τις ανεξάρτητες στο συγκεκριμένο εύρος τιμών που αυτές μελετήθηκαν. Η παραπάνω μεθοδολογία εξετάσθηκε στο πλαίσιο ανάπτυξης ενός καινοτόμου βιοδιυλιστηρίου με βάση το ΥΤΚΣ, που θα περιλαμβάνει αξιοποίηση των σακχάρων για την παραγωγή διάφορων προϊόντων προστιθέμενης αξίας (σε σχέση με το χαμηλής αξίας ξύδι που είναι το προϊόν που παραδοσιακά παράγεται στην Ελλάδα από τα ΥΤΚΣ), με ταυτόχρονη παραγωγή προϊόντων και από το ΣΥΕ (όπως αντιοξειδωτικά πρόσθετα για χρήση σε τρόφιμα, και κυτταρινούχο υπόλειμμα για χρήση ως πρόσθετο πλούσιο σε διαιτητικές ίνες ή ως ζωοτροφή).